晶圆键合方法技术

本发明专利技术提供了一种晶圆键合方法，其包括以下步骤：提供第一晶圆和第二晶圆；在第一晶圆的第一面离边缘指定距离区域和/或第二晶圆的第一面离边缘指定距离区域形成一环状膜层；在所述第一晶圆的第一面和所述第二晶圆的第一面形成一平坦化层，第一晶圆上的平坦化层和/或第二晶圆上的平坦化层连接环状膜层构成一连续膜层，所述连续膜层的边缘区域的高度不低于其中心区域的高度；将所述第一晶圆的第一面和所述第二晶圆的第一面相对放置，并对所述第一晶圆和/或所述第二晶圆施加压力，以实现所述第一晶圆和第二晶圆的键合。采用本发明专利技术提供的晶圆键合方法，避免了晶圆键合后形成缝隙或者减小了晶圆键合后缝隙的尺寸。

Wafer bonding method

The invention provides a wafer bonding method, which comprises the following steps: providing a first wafer and the second wafer; in the first wafer surface from the edge of the first region and / or a specified distance from the edge of the first surface of the second wafer specified distance region to form a ring layer; on the first side of the wafer and the second of the first wafer surface formed a planarization layer, a planarization layer on the wafer first and / or second wafer planarization layer is connected with the annular film form a continuous film, edge region of the continuous film height not less than the central region of the height; the first wafer and the first side the first second wafers are placed on the first wafer and the second wafer and / or pressure, to achieve the first wafer and the second wafer bonding. By adopting the wafer bonding method provided by the invention, the gap is avoided after the wafer is bonded, or the size of the gap after the wafer bonding is reduced.

【技术实现步骤摘要】
晶圆键合方法
本专利技术涉及半导体工艺
，具体涉及一种晶圆键合方法。
技术介绍
经过半个世纪的高速发展，微电子技术和依托于微电子技术的信息技术已经对人类社会的发展产生了革命性的影响。然而，当今必须面对的问题是：传统晶体管的物理极限不断逼近，更小尺寸的制造技术越来越困难，集成电路的功耗不断增大晶圆厂的投资迅速攀升。在这种情况下，如何继续保持微电子技术以摩尔定律所描述的速度持续发展，已经成为今天整个行业都在努力解决的问题。三维集成电路的出现，为半导体和微电子技术的持续发展提供了一个新的技术解决方案。所谓三维集成电路，广义上是将具有集成电路的晶圆经过键合工艺形成键合晶圆，通过穿透晶圆的三维结构互连实现多层之间的信号连接。三维集成电路能够实现更小的芯片面积、更短的芯片间互连、更高的数据传输带宽以及不同工艺技术的异质集成，从而大幅度降低芯片功耗，减小延时，提高性能，扩展功能，并为实现复杂功能的片上系统(SOC)提供可能。在三维集成电路中，晶圆与晶圆的键合非常关键。传统的键合工艺包括以下步骤：如图1所示，提供第一晶圆101和第二晶圆102；如图2所示，在所述第一晶圆101的第一面上形成平坦化层103，在第二晶圆102的第一面上形成平坦化层104，并对平坦化层103、104进行平坦化处理；如图3所示，将所述第一晶圆101的第一面和所述第二晶圆102的第一面相对放置，再对第一晶圆101和/或第二晶圆102施加一压力，即可完成键合工艺。实践发现，键合后的晶圆经常出现边缘脱落或者晶圆上的器件结构损伤的问题，导致器件良率下降。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种晶圆键合方法，以避免晶圆键合后形成缝隙或者减小晶圆键合后缝隙的尺寸。本专利技术提供了一种晶圆键合方法，其包括以下步骤：提供第一晶圆和第二晶圆；在第一晶圆的第一面离边缘指定距离区域和/或第二晶圆的第一面离边缘指定距离区域形成一环状膜层；在所述第一晶圆的第一面和所述第二晶圆的第一面形成一平坦化层，第一晶圆上的平坦化层和/或第二晶圆上的平坦化层连接环状膜层构成一连续膜层，所述连续膜层的边缘区域的高度不低于其中心区域的高度；将所述第一晶圆的第一面和所述第二晶圆的第一面相对放置，并对所述第一晶圆和/或所述第二晶圆施加压力，以实现所述第一晶圆和第二晶圆的键合。可选的，在形成所述平坦化层之后，将所述第一晶圆的第一面和所述第二晶圆的第一面相对放置之前，还包括：对所述平坦化层进行平坦化工艺。可选的，所述平坦化工艺为化学机械抛光工艺。可选的，所述第一晶圆上的环状膜层形成于离第一晶圆第一面边缘3mm～5mm区域，所述第二晶圆上的环状膜层形成于离第二晶圆第一面边缘3mm～5mm区域。可选的，所述平坦化层与所述环状膜层的材质相同。可选的，所述平坦化层的材质为绝缘材料。可选的，所述环状膜层的材质为绝缘材料。可选的，在第一晶圆的第一面离边缘指定距离区域形成一环状膜层，所述环状膜层的形成方法为：遮挡所述第一晶圆的第一面的中心区域和边缘不需形成环装膜层的环状区域，通过化学气相沉积工艺在所述第一晶圆的第一面离边缘指定距离区域形成一环状膜层。可选的，在第一晶圆的第一面离边缘指定距离区域形成一环状膜层，所述环状膜层的形成方法为：通过化学气相沉积工艺在所述第一晶圆的第一面的所有区域沉积薄膜；通过光刻和刻蚀工艺去除所述第一晶圆的第一面的中心区域和边缘不需形成环装膜层区域的薄膜，保留所述第一晶圆的第一面离边缘指定距离区域的薄膜，以形成所述环状膜层。可选的，在第二晶圆的第一面离边缘指定距离区域形成一环状膜层，所述环状膜层的形成方法为：遮挡所述第二晶圆的第一面的中心区域和边缘不需形成环装膜层的环状区域，通过化学气相沉积工艺在所述第二晶圆的第一面离边缘指定距离区域形成一环状膜层。可选的，在第二晶圆的第一面离边缘指定距离区域形成一环状膜层，所述环状膜层的形成方法为：通过化学气相沉积工艺在所述第二晶圆的第一面的所有区域沉积薄膜；通过光刻和刻蚀工艺去除所述第二晶圆的第一面的中心区域和边缘不需形成环装膜层区域的薄膜，保留所述第二晶圆的第一面离边缘指定距离区域的薄膜，以形成所述环状膜层。可选的，所述第一晶圆和所述第二晶圆均为器件晶圆。可选的，所述压力施加在所述第一晶圆和/或所述第二晶圆的中心。本专利技术提供一种晶圆键合方法，先在第一晶圆的第一面和/或第二晶圆的第一面的边缘形成一环状膜层，再在第一晶圆的第一面和所述第二晶圆的第一面形成一平坦化层，所述平坦化层连接环状膜层构成一连续膜层，所述连续膜层边缘区域的高度不低于其中心区域的高度，如此，可避免晶圆键合后边缘形成缝隙或者减小晶圆键合后边缘缝隙的尺寸，降低晶圆边缘上的薄膜掉落的机率，也可防止后续工艺中酸液沿缝隙进入晶圆之间对器件结构形成污染，增强了第一晶圆和第二晶圆边缘处的键合强度。附图说明图1～图3是传统晶圆键合过程中第一晶圆与第二晶圆的剖面示意图；图4是本专利技术一实施例提供的晶圆键合方法的流程图；图5～图9是本专利技术一实施例提供的晶圆键合过程中第一晶圆和第二晶圆的剖面示意图；图10是本专利技术一实施例提供的晶圆键合方法中，形成环装膜层后的第一晶圆的俯视示意图；附图的标记说明如下：101、201-第一晶圆；102、202-第二晶圆；103、104-平坦化层；105-缝隙；109、110、209、210-弧面；207、208-环状膜层；211、212-连续膜层；α-弧面切线与垂直方向的夹角。具体实施方式在
技术介绍
中已经提及，键合后的晶圆经常出现边缘脱落或者晶圆上的器件结构损伤的问题。申请人研究发现，这是因为在传统的键合工艺中，在第一晶圆101的第一面和第二晶圆202的第一面上形成平坦化层103、104时，由于边缘沉积速率较低和晶圆边缘为弧形轮廓双重因素的影响，越靠近晶圆的边缘平坦化层103、104的厚度也越薄，最终形成一个弧面109、110，且此弧面109、110的切线与垂直方向的夹角α较大(如图2所示)。经过平坦化工艺后，此弧面109、110仍然存在，导致键合工艺完成后，第一晶圆101与所述第二晶圆102结合处会产生缝隙105。由于此缝隙105的存在，导致第一晶圆101和第二晶圆102边缘上形成的薄膜很容易掉落。并且，后续湿法刻蚀工艺中酸液容易沿缝隙105进入第一晶圆101和第二晶圆102之间腐蚀晶圆上的器件结构。此外，如果此缝隙105导致第一晶圆101与第二晶圆102连接区域破裂(没有接触上)，还会导致金属暴露出来造成金属污染。基于此，本专利技术提供一种晶圆键合方法，先在第一晶圆的第一面和/或第二晶圆的第一面的边缘形成一环状膜层，再在第一晶圆的第一面和所述第二晶圆的第一面形成一平坦化层，所述平坦化层连接环状膜层构成一连续膜层，所述连续膜层边缘区域的高度不低于其中心区域的高度，如此，可避免晶圆键合后边缘形成缝隙或者减小晶圆键合后边缘缝隙的尺寸。以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的晶圆键合方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。如图4所示，本专利技术实施例提供的晶圆键合方法包括以下步骤：S1、提供第一晶圆和第二晶圆；S2、在第一晶圆的第一面离边缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶圆键合方法，其特征在于，包括以下步骤：提供第一晶圆和第二晶圆；在第一晶圆的第一面离边缘指定距离区域和/或第二晶圆的第一面离边缘指定距离区域形成一环状膜层；在所述第一晶圆的第一面和所述第二晶圆的第一面形成一平坦化层，第一晶圆上的平坦化层和/或第二晶圆上的平坦化层连接环状膜层构成一连续膜层，所述连续膜层的边缘区域的高度不低于其中心区域的高度；将所述第一晶圆的第一面和所述第二晶圆的第一面相对放置，并对所述第一晶圆和/或所述第二晶圆施加压力，以实现所述第一晶圆和第二晶圆的键合。

【技术特征摘要】
1.一种晶圆键合方法，其特征在于，包括以下步骤：提供第一晶圆和第二晶圆；在第一晶圆的第一面离边缘指定距离区域和/或第二晶圆的第一面离边缘指定距离区域形成一环状膜层；在所述第一晶圆的第一面和所述第二晶圆的第一面形成一平坦化层，第一晶圆上的平坦化层和/或第二晶圆上的平坦化层连接环状膜层构成一连续膜层，所述连续膜层的边缘区域的高度不低于其中心区域的高度；将所述第一晶圆的第一面和所述第二晶圆的第一面相对放置，并对所述第一晶圆和/或所述第二晶圆施加压力，以实现所述第一晶圆和第二晶圆的键合。2.如权利要求1所述的晶圆键合方法，其特征在于，在形成所述平坦化层之后，将所述第一晶圆的第一面和所述第二晶圆的第一面相对放置之前，还包括：对所述平坦化层进行平坦化工艺。3.如权利要求2所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述平坦化工艺为化学机械抛光工艺。4.如权利要求1或2所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述第一晶圆上的环状膜层形成于离第一晶圆第一面边缘3mm～5mm区域，所述第二晶圆上的环状膜层形成于离第二晶圆第一面边缘3mm～5mm区域。5.如权利要求1或2所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述平坦化层与所述环状膜层的材质相同。6.如权利要求1或5所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述平坦化层的材质为绝缘材料。7.如权利要求1或5所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述环状膜层的材质为绝缘材料。8.如权利要求1或2所述的晶圆键合方法，其特征在于，在第一晶圆的第一面离边缘指定距离区域形成一环状膜层，所述环状膜层的形成方法为：遮挡...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡杏，王华，刘天建，
申请(专利权)人：武汉新芯集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42